成像光谱

摘要： 针对目前利用接触法和非接触法测量火焰的温度场分布往往无法同时保证实时性和准确率的问题,本文采用基于八谱段多光谱滤光片阵列成像的多光谱相机采集火焰图片,反演得到的多光谱数据用于计算温度,最后实现火焰温度场的测量。实验结果表明:相比于当前多种温度场重建算法,基于多光谱相机拍照的辐射测温技术能够实现瞬时火焰温度场测量,所测得的温度整体误差大幅减小,在很大程度上提高了火焰温度场测量的实时性及准确率。

摘要： 蚀变矿物组合对热液型铀矿勘探具有重要的指示意义.相对于航空或航天成像光谱,地面成像光谱在小范围矿床尺度的蚀变精细识别方面更具优势.为研究江西相山铀矿化热液蚀变组合特征,利用HySpex地面成像光谱仪获取可见光-近红外-短波红外波段的钻孔岩心成像光谱数据,针对铀矿化的两种基本类型——水云母-萤石型和碱交代型,分别从蚀变单矿物和蚀变矿物组合两个角度分析和提取他们的诊断性光谱特征,建立了光谱识别标志.发现伊利石具有光谱多型特征,按特征波长位置分为Ⅰ型和Ⅱ型两类.水云母-萤石型铀矿化蚀变组合包含高岭石、高岭石+地开石、蒙脱石和Ⅰ型伊利石,碱交代型铀矿化蚀变组合包含绿泥石、碳酸盐、绿蒙混层、赤铁矿和Ⅱ型伊利石;基于光谱匹配模型和岩心填图结果对两类铀矿化段蚀变结构进行了分析,铀矿化中心由近及远分别具有蒙脱石→Ⅰ型伊利石→高岭石+地开石→高岭石和碳酸盐→赤铁矿+绿泥石→绿蒙混层→Ⅱ型伊利石的分布特征,均存在流体的叠置改造作用;通过岩心成像光谱编录及三维建模表明,两类伊利石具有空间上的上、下分带特点,这预示着两种铀矿化亦具有相似的空间分布特征.上述研究为相山地区进一步找矿勘探提供了一定参考.

摘要： 蚜虫是棉花的主要害虫之一,我国棉花产量每年因蚜虫危害造成的损失高达5％ ～10％.田块尺度的棉花蚜害空间分布监测可以辅助精准定量施药,减少环境污染.利用无人机搭载成像光谱仪获取的"图谱合一"的遥感数据因其具有分辨率高、时效性高、成本低等优势,可为作物病虫害监测提供了重要数据源.比值导数法模型简洁,运行效率高,结果精确,可以有效的应用于遥感反射率光谱解混处理,提取对目标信息较为敏感的波段,为构建虫害监测模型提供了有效的手段.因此本研究选择棉花典型生产区新疆库尔勒地区为实验区,开展以下工作:(1)以低空无人机搭载成像光谱仪获取棉花蕾期冠层成像光谱影像,结合地面调查数据,获取76个样点光谱数据及蚜害严重度(包含健康植株16个,蚜害严重度1～4级每级选取15个);(2)分析不同蚜害严重度棉花冠层光谱的特征,并利用比值导数法筛选出对蚜害胁迫敏感的光谱波段,分别为514,566和698 nm波段;(3)构建基于三个敏感波段的光谱反射率、比值导数光谱值的一元线性回归和偏最小二乘法的蚜害严重度估测模型.结果表明:(1)蚜害对棉花冠层的光谱反射率有显著影响.棉株受蚜害胁迫越严重,其在可见光区域的反射率越高,近红外波段反射率越低,发生红边区域"蓝移";(2)比值导数法可有效提取蚜害棉花冠层光谱敏感波段,所筛选的514,566和698 nm三个波段与相关系数法所筛选的敏感波段一致;(3)利用敏感波段比值导数光谱值所构建的蚜害严重度估测模型精度优于敏感波段光谱反射率所构建的模型,其中698 nm波段构建的模型精度最佳(R2=0.597,RMSE=0.91);(4)三个敏感波段的比值导数光谱值所构建的偏最小二乘多元回归模型精度优于单个波段比值导数光谱值所构建的模型(R2=0.612,RMSE=0.89);(5)基于比值导数法的棉花蚜害无人机成像光谱监测模型可以获取田块尺度的不同严重度蚜害空间分布图,对于精准定量施药有重要的指示意义.

摘要： 安徽大学天体物理研究中心成立于2020年9月,中心研究领域包括太阳恒星物理、高能天体物理和宇宙学等。在太阳恒星物理方向,基于国内地基(抚仙湖观测基地1米望远镜、射电日像仪)和国际地基天基(大熊湖天文台1.6米太阳望远镜、太阳动力学天文台、过度区成像光谱望远镜)观测,对磁重联开展跨尺度研究,对耀斑开展多波段、高时间、高空间、高光谱分辨的多维度观测,探索太阳活动区爆发活动机制,揭示宁静区小尺度活动对太阳风加速和日冕加热的贡献。

摘要： 针对高光谱成像特点,提出了一种基于三维特征检测微小摄像头的方案.在空间维利用猫眼效应筛选疑似目标,在光谱维对结果进行精准判定.依据摄像头结构,分析了可见光摄像头的反射光谱特征.基于几何光学和辐射度学,计算和仿真了系统的探测距离.结果表明,正常工作时,光功率影响最小探测距离,目标尺寸影响最大探测距离.搭建了微小摄像头光谱特征验证系统.结果表明,采用吸收型红外截止滤光片的目标的非反射光占比曲线变化平缓且数值高,采用反射型红外截止滤光片的目标的非反射光占比曲线可见光部分数值高,红外部分数值低,从700 nm附近开始下降,甚至发生突变,实验数据显示,突变位置的斜率绝对值是红外波段斜率绝对值的10倍以上.实验结果与预期分析的结果一致,验证了高光谱成像技术检测微小摄像头的可行性.

摘要： 高光谱遥感科学丛书是由中国科学院院士童庆禧和中国科学院院士薛永祺担任主编的国家基金出版项目。本套丛书共六册,作者团队瞄准国际前沿,创新发展了系列高光谱遥感基础理论与模型,实现了成像光谱地面测量技术与高光谱图像模拟技术的重大突破;攻克了高光谱图像处理、信息提取、地表参量反演、系统研发等核心技术;有效解决了高光谱遥感前沿理论与多领域实际应用之间的关键瓶颈,在地矿、农业、环保、文物、军事等多个领域得到成功应用,有力推动了我国航空高光谱遥感系统、航天高光谱遥感卫星事业的发展。

摘要： 成像光谱仪能够获取目标的几何和光谱辐射信息,是一种具有量化分析和特征识别能力的光学感知手段,按照分光方式可分为棱镜色散、光栅衍射和干涉调制等多种类型.Fourier变换成像光谱技术通常基于双光束干涉原理,将探测器获取的干涉图通过Fourier变换反演出目标光谱.该技术具有高通量、多通道、高光谱分辨率等优点,是成像光谱技术中最具创新空间和应用潜力的重要研究方向,发展过程中逐步形成了时间调制、空间调制、时空调制等多种类型,在工业农业、科学研究、生物医药、大气探测、环境监测、资源调查等诸多领域得到广泛应用.本文从Michelson干涉仪原理出发,简要介绍Fourier变换光谱技术的基本理论,按照3种干涉调制类型分别介绍不同Fourier变换成像光谱技术的典型方案、突出特点和主要应用.

摘要： 土壤有机质是土壤肥力的重要指标,也是全球土壤碳的重要存在形式,快速估算土壤有机质含量及其变化是保障粮食安全与评估气候变化的前提与基础.传统的土壤有机质测定方法存在周期长、成本高、有污染物排放等不足.近年来的大量研究表明,土壤反射光谱技术可以成功实现土壤有机质估算,具有时间短、成本低、无污染、无破坏等特点.但反射光谱技术仅能估算点状土壤样品有机质含量,要实现土壤有机质的空间制图还必须借助空间插值技术.成像光谱技术(也称为高光谱成像技术)为每个像元采集一条光谱曲线,实现了图谱合一,为土壤有机质空间制图提供了技术基础.目前利用成像光谱开展土壤有机质制图的研究尚处于起步阶段,利用室内可见-短近红外波段的成像光谱数据建立土壤有机质光谱指数可以探讨土壤有机质成像光谱估算的机理,从而为土壤有机质遥感制图奠定理论基础.建立600 nm"弓曲差"光谱指数并分析其与土壤有机质的相关关系,通过1000次随机划分数据集、建立"弓曲差"非线性回归与偏最小二乘回归模型并对比结果精度,探讨成像光谱数据估算土壤有机质的可行性.结果表明,研究区土壤有机质含量偏低,变化范围较大,"弓曲差"与有机质含量呈显著的对数关系;对数函数可以较好实现土壤有机质的建模与预测,拟合结果稳定性较好,精度优于偏最小二乘回归.原因可能是由于偏最小二乘回归所使用的全部光谱数据中包含了部分与有机质无关的信息,影响了偏最小二乘回归结果精度.所以,使用三个波段光谱信息建立的光谱指数"弓曲差"可以用于成像光谱数据的有机质制图,从而为未来开展土壤有机质卫星遥感制图提供新的思路与方法.

摘要： 植物非生物胁迫是指对植物产生不利影响的非生物因素,非生物胁迫威胁植物发芽、生长、发育和繁殖,是阻碍农作物高效栽培和农业可持续发展的主要因素.植物胁迫精准管理和抗逆植物育种是缓解和解决非生物胁迫的有效途径,其中植物表型分析是一个不可或缺的环节,但是传统滞后的如人工、破坏式表型测量方法很难满足高通量表型分析的需求,制约着植物非生物逆境治理的精度和现代植物育种的效率.高通量植物表型分析技术旨在实现植物复杂性状的快速、自动、无损地获取与分析,能实时原位监测植物受胁迫状态与程度,指导胁迫治理措施和资源精准投入,可以为优良抗逆植物品种高通量筛选鉴定提供解决方案、能为植物抗逆基因解析与定位、植物遗传变异分析等提供大数据支撑.由于成像光谱技术能够实时、非接触、高效地测量植物结构形态、生理生化等多样化的表型,在高通量植物表型分析中表现出良好的潜力,近年来在植物精准种植和现代植物育种中得到广泛研究与应用.主要阐述可见光成像(RGB Imaging)、多光谱成像(MSI)、高光谱成像(HSI)、叶绿素荧光成像(ChlFI)、多光谱荧光成像(MFI)、热红外成像(TI-RI)高通量表型分析技术在植物非生物胁迫表型分析中的研究进展以及评估分析其发展趋势,首先简单介绍了不同成像光谱的技术特点以及在植物表型分析中的应用差异和高通量分析流程;其次总结了近年来基于成像光谱技术高通量分析植物非生物胁迫表型的部分研究和应用,介绍范围从植物胁迫监测、抗逆植物品种筛选鉴定、植物遗传分析3个方面出发,主要涉及植物干旱、温度、盐害、养分胁迫以及其他非生物逆境.最后探讨了上述成像光谱技术在植物非生物胁迫表型高通量分析的机遇和其面临的挑战.

摘要： 高光谱是指在太阳光谱波段内对地物目标反射辐射能量测量的光谱波段分辨率为纳米级的技术.光谱分辨率高为其技术特点,通常所说的高光谱遥感技术是指成像光谱技术.该技术把实验室样品、地面目标的精细光谱测量技术融合到航空、航天遥感成像技术中,形成成像光谱遥感对地观测技术.其具有图像—精细光谱合二为一的特点,具有从空间大尺度探测分析岩矿目标精细光谱特征的能力,使利用遥感技术直接识别岩矿地质体中矿物的存在、矿物的丰度和成分分布变为可能.

摘要： 本文将系统总结国际国内成像光谱技术，介绍高光谱遥感传感器系统的最新研究进展，分析存在的问题，并在此基础上，介绍一种基于成像光谱技术发展起来的时谱分析技术的概念和关键技术，最后介绍研究设想及围绕该科学问题目前已取得的研究成果等。

摘要： 地面成像光谱辐射测量系统(Field Imaging SpectrometerSystem,FISS)是由中科院遥感所和中科院上海技物所联合研制的新型成像光谱测量设备,在测量地物光谱时能同步获取高分辨率影像,实现高光谱和高空间分辨率数据的融合。在皖江流域某隋唐时期的冶炼遗址区域内,利用FISS对六个探方的侧壁、坑底进行了全部或典型区域的测量,获取了30多幅成像光谱影像;同时还利用ASD光谱仪和元素分析仪采集了典型样本的点光谱数据和元素分析数据。本文将主要讨论对所获取的FISS影像进行处理、解译和分析,并结合ASD和元素分析数据进行验证,尝试利用光谱特性对冶炼遗址探方的坑壁进行地物分类和地层划分,探索地面成像光谱辐射系统在小区域遥感考古中的应用可能。

摘要： 介绍了地面成像光谱辐射测量系统(Field ImagingSpectrometer System,FISS)数据获取流程与数据存储格式,对获取的原始DN值的辐射定标与光谱定标方法进行了介绍,分析了FISS系统的数据噪声消除方法及各种不同方法的效果。研究发现,定标精度与环境温度有直接关系,需要根据环境温度与所使用的光学参数,从查找表中选择正确的定标系数,才能够得到较为准确的定标结果;反射率转换中,平面场法转换反射率方法简单,室内应用实现简单,但野外应用有一定局限性;模型法反演精度较高,但需输入日射等有关参数,需要观测时同步进行测量。本文研究结论可以为今后的FISS数据定量应用奠定基础。

摘要： 遥感技术从出现初始就与军事侦察有着紧密的联系,而伪装作为对抗侦察的手段之一,与遥感一起伴随着侦察水平的提高而不断发展。特别地,成像光谱技术的出现使得军事侦察在光谱维从多光谱向高光谱转变,经过近30年的发展已逐渐成熟,对军事伪装构成了新的威胁。本文主要在梳理成像光谱技术现状的基础上,分析了它对伪装所带来的挑战,并讨论了伪装在应对成像光谱技术侦察上可能采取的一些手段和方法,对伪装今后的发展提出了新的需求和方向。

摘要： 成像光谱遥感由于具有高光谱分辨率的特点正在受到国内外的广泛关注。主要介绍了国内外有关成像光谱技术的发展过程，包括成像光谱仪的发展历程，成像光谱数掘处理技术的发展现状，对成像光谱遥感技术在相关领域，诸如海洋遥感、地质勘探、军事等领域的应用，做了较为详细的介绍。最后对高光谱遥感的发展趋势作了展望。

摘要： 针对河北栾城获得的MAIS成像光谱仪数据用于小麦品种识别进行了特征选择和分类。利用遗传算法以JM距离为准则并结合实验区小麦的生物物理特性,进行了最佳波段选择;利用Fuzzy-Artmap分类器及选出的最佳波段对成像光谱数据进行了分类,区分出了4种小麦品种,小麦的总体分类精度超过97﹪。

摘要： 成像光谱技术是将成像技术与光谱技术有机地融为一体，同时在光谱和空间两个方面对目标进行识别和分析。但是目前的仪器很难在所有波段提供同时具有高空间分辨率和高光谱分辨率的图像。本文应用小波变换的融合算法对近红外波段和可见波段的草地成像光谱实验结果进行了处理，得到了更为直观的高空间分辨率和高光谱分辨率图像。

摘要： 从四个方面介绍了图像处理技术在农业工程领域的应用;成像光谱技术结合了图像处理与光谱分析两种技术的特点,分析了其在农业中的研究现状;最后对各种农业自动化技术存在的问题及应用前景进行总结和展望.

摘要： 在利用偏振遥感对地表目标或大气进行研究时，由于大气散射光相对地表反射具有更强的偏振特性，故常认为经地气系统反射回空间的太阳辐射偏振信息主要来源于大气，而在遥感反演时常忽略地表的偏振反射作用。这个结论是基于地面目标为漫反射体的假定基础上的，但事实上，在绝大多数情况下，地表并非朗伯体，在某些时候这种非朗伯体的地表偏振作用甚至超过大气的影响。本文从推导地表的偏振反射作用机理及偏振光谱解译模型出发，并首次利用偏振成像光谱实验证明了地表的偏振度在某些情况下甚至达到50%以上，说明地表的偏振作用对传感器的信号有时会有很大影响。地表的偏振作用是进行定量遥感研究时不容忽视的一个重要因素。

摘要： 提供了一种高光谱传感器。高光谱传感器包括窗口、设置在窗口的背面上并且包括多个透镜的第一聚焦部分、设置在第一聚焦部分的背面上并且具有与窗口的背面平行的正面的第一图像传感器、与第一聚焦部分和第一图像传感器间隔开并具有相对于窗口的背面倾斜的正面的第一镜子、与第一镜子间隔开的第一光学元件、与第一光学元件间隔开并在其中具有周期性的折射率分布的第二光学元件、与第二光学元件间隔开并包括多个透镜的第二聚焦部分、以及设置在第二聚焦部分的背面上的第二图像传感器。还提供了包括高光谱传感器的高光谱成像系统，以及使用该高光谱成像系统的高光谱成像方法。

摘要： 本发明公开了一种快照式多光谱的图像复分光谱成像方法和光谱成像仪，相关光谱成像仪包括：依次设置且相互平行的物镜、准直镜、分光结构、成像镜、滤波片阵列与探测器；所述分光结构为基于Wollaston棱镜的分光结构，其包括平行设置的起偏器、四个波片以及四个Wollaston棱镜；其中，四个波片以及四个Wollaston棱镜穿插设置。本发明公开的快照式多谱段光谱成像仪，其输出图像无需后续数据处理任务，可以直接应用，同时，该成像仪原理简单，加工简单并且成本低，满足小型设计的要求。

摘要： 一种多光谱成像方法，按时序并按设定顺序照射不同波长的光线；针对每一种波长的光线，获取至少一张对应的单色光图像；对应每一种波长取至少一张与其对应的单色光图像进行合成并获得彩色图像。一种多光谱成像系统，包括：光源；能够获取单色光图像的图像传感器；图像处理软件；能够运行图像处理软件的控制器。本发明采用特定波长的光线对取景范围进行照射，从而获得特定波长光线下的图像信息，本发明不再使用彩色镀膜过滤光线，所以光电传感器的光电转换系数高，图像动态范围大，图像信号的信噪比更高。另外，因为光电转换效率得到了有效提高，所以只需要更低的光照就可以让像元饱和，能够有效降低系统能耗。

摘要： 本申请公开了一种非制冷高光谱成像芯片和高光谱成像仪，包括感光芯片，感光芯片包括多个超像元，每个超像元包括多个互不相同的第一光谱像元，每个第一光谱像元包括多个使第一光谱像元的光谱响应为宽带响应的特征微结构；每个超像元输出与待测目标对应区域的光谱信息，光谱信息包括多个离散的波长，以便得到与每个波长对应的光谱图像，并得到高光谱数据立方体。本申请中特征微结构使非制冷高光谱成像芯片的光谱响应为宽带的，没有狭缝和窄带滤光片限制光谱成像系统的光通量，提升光通量和信噪比；超像元兼具光谱测量和成像作用，从而使非制冷高光谱成像芯片通过一次曝光拍摄即可得到高光谱数据立方体，解决传统光谱成像系统成像缓慢的问题。

摘要： 本申请公开了非制冷高光谱成像芯片和高光谱成像仪，包括成像感光芯片，成像感光芯片包括在预设方向上排布的多个线状像元阵列；每个线状像元阵列包括多个相同的光谱像元，不同线状像元阵列中的光谱像元不同，且每个光谱像元包括多个使光谱像元的光谱响应为宽带响应的特征微结构；成像感光芯片在预设方向上移动时获取待测目标的光谱信息和空间信息，得到待测目标的高光谱图像。特征微结构使高光谱成像芯片的光谱响应为宽带的，提升光通量和信噪比；且由于使用了宽带响应光谱像元，线扫灵活性增加，可以提升高光谱图像的获取速度。

摘要： 一种高稳定度高光谱分辨率干涉成像光谱仪的成像方法及实现该方法的光谱仪，其转换成平行光束的目标光，经分束器分为反射光束和透射光束。反射光束经转镜和角反射器反射后回到分束器，由傅立叶透镜会聚形成第一束光的光程。透射光束经角反射器和平面反射镜反射后回到分束器，由傅立叶透镜会聚形成第二束光的光程，两束光到达探测器时产生光程差。角反射器沿垂直于分束器的平面同步移动，两束光的光程差范围发生变化，不同光程差范围所对应的干涉光谱图叠加后，经傅立叶变换，得到高光谱分辨率的目标复原图像。本发明解决了背景技术只能对单象素取样，或系统结构复杂、稳定性差等技术问题，其实时性好，尤适于对大目标的大面积扫描。

摘要： 一种高稳定度高光谱分辨率干涉成像光谱仪成像方法及光谱仪，其准直透镜将来自目标的光转换成平行光束，经分束器后分为反射光束和透射光束。反射光束经转镜和角反射器多次反射后回到分束器，由傅立叶透镜会聚到探测器，形成第一束光的光程。透射光束经平面反射镜和角反射器多次反射后回到分束器，由傅立叶透镜会聚到探测器，形成第二束光的光程。两束光到达探测器时产生光程差，在探测器上产生干涉光谱图。干涉光谱图经计算机处理系统傅立叶变换，得到复原的目标图像。本发明解决了背景技术只能对单象素取样，或系统结构复杂、稳定性差等技术问题，其可大大缩小仪器的整体结构，且加工简单。

摘要： 一种高稳定度高光谱分辨率干涉成像光谱仪的成像方法及实现该方法的光谱仪，其转换成平行光束的目标光，经分束器分为反射光束和透射光束。反射光束经转镜和角反射器反射后回到分束器，由傅立叶透镜会聚形成第一束光的光程。透射光束经角反射器和平面反射镜反射后回到分束器，由傅立叶透镜会聚形成第二束光的光程，两束光到达探测器时产生光程差。角反射器沿垂直于分束器的平面同步移动，两束光的光程差范围发生变化，不同光程差范围所对应的干涉光谱图叠加后，经傅立叶变换，得到高光谱分辨率的目标复原图像。本发明解决了背景技术只能对单象素取样，或系统结构复杂、稳定性差等技术问题，其实时性好，尤适于对大目标的大面积扫描。

摘要： 一种高稳定度高光谱分辨率干涉成像光谱仪成像方法及光谱仪，其准直透镜将来自目标的光转换成平行光束，经分束器后分为反射光束和透射光束。反射光束经转镜和角反射器多次反射后回到分束器，由傅立叶透镜会聚到探测器，形成第一束光的光程。透射光束经平面反射镜和角反射器多次反射后回到分束器，由傅立叶透镜会聚到探测器，形成第二束光的光程。两束光到达探测器时产生光程差，在探测器上产生干涉光谱图。干涉光谱图经计算机处理系统傅立叶变换，得到复原的目标图像。本发明解决了背景技术只能对单象素取样，或系统结构复杂、稳定性差等技术问题，其可大大缩小仪器的整体结构，且加工简单。

摘要： 本发明涉及成像技术领域，特别涉及一种并行压缩感知计算层析成像光谱仪及其成像光谱重建方法。所述光谱仪包括：视场成像组件、第一空间光调制器、第二空间光调制器、会聚收光部件、色散组件、色散投影成像透镜、光电阵列探测器、数据包存储器、光源组件、第一随机数发生器、第二随机数发生器、第一信号同步控制模块、第二信号同步控制模块、系统标定矩阵处理模块、高分辨色散投影压缩感知模块和计算层析成像光谱重建模块。本发明提供的光谱仪及其成像光谱重建方法，使用常规探测器对目标色散投影图像进行分块并行压缩测量，通过压缩感知重建算法从低分辨率结果中重建出高分辨色散投影图像；进一步从重建的高分辨色散投影图像中重建出光谱图像。